L'image représente une mouche (vue de face), le cerveau de la mouche se dessine dans la tête, et le « chapelet de perles » qui en sort est un chapelet d'ADN enroulé autour d'histones (les protéines qui peuvent réguler l'ADN en étant modifiées épigénétiquement). Devant la mouche se trouve une goutte de sucre bleue, la nourriture que nous utilisons dans nos expériences de comportement alimentaire. Brièvement, la mouche représente l'animal, les ADN/histones représentent l'ADN et la régulation épigénétique, et la goutte représente le comportement alimentaire. Crédit :Ina Anreiter, Université de Toronto
En matière de comportement, les chercheurs sont allés au-delà du débat « nature contre culture ». Il est entendu que les gènes et l'environnement jouent tous deux un rôle. Cependant, comment ils interagissent au niveau moléculaire pour façonner le comportement n'est pas encore clair.
Une nouvelle étude apporte un éclairage précieux sur cette relation. Le papier, publié aujourd'hui dans PNAS , révèle comment l'épigénétique - des changements dans l'expression des gènes qui ne modifient pas l'ADN - interagit avec les gènes pour façonner différents comportements alimentaires chez les mouches des fruits. Cette recherche déverrouille le mécanisme moléculaire qui conduit les mouches "rover" à chercher de la nourriture plus que les mouches "sitters". C'est la première étude de ce genre à montrer un lien de causalité entre l'épigénétique, génétique et comportement.
"Nous avons un exemple empirique de la façon dont cette interaction est importante pour les différences dans toutes sortes de comportements, " dit l'auteur principal Ina Anreiter. Elle ajoute que ces résultats pourraient aider les chercheurs à comprendre comment le comportement des individus diffère, si les mouches des fruits, des souris ou même des humains.
Anreiter est étudiante au doctorat dans le laboratoire de Marla Sokolowski, Boursière Weston de l'ICRA, à l'Université de Toronto, au Département d'écologie et de biologie évolutive. Sokolowski est codirectrice du programme de développement de l'enfant et du cerveau de l'ICRA et étudie le « gène de la recherche de nourriture » chez les mouches des fruits depuis qu'elle l'a découvert pour la première fois dans les années 1980. La recherche a été financée en partie par l'ICRA et menée en collaboration avec Jamie Kramer de l'Université Western.
Les chercheurs ont commencé par isoler les produits génétiques et identifier ceux qui étaient essentiels pour façonner les différents comportements alimentaires des rôdeurs et des gardiens. G9a, un régulateur épigénétique, s'est avéré nécessaire pour ces différences rover-sitter. Il interagit avec le gène de recherche de nourriture en laissant des marques épigénétiques, par addition de groupes méthyle, sur des protéines associées à l'ADN de l'un des promoteurs du gène de recherche de nourriture. Les rôdeurs étaient plus fortement méthylés que les gardiens, provoquant une diminution de l'expression de l'ARN de ce promoteur de gène de recherche de nourriture. Ces résultats ont montré que les différentes génétiques des rovers et des gardiens interagissent avec des mécanismes épigénétiques pour réguler les différences de comportement
Anreiter a poussé l'étude un peu plus loin en démontrant le lien de causalité. Elle a interféré avec les transcrits d'ARN spécifiques à l'un des promoteurs du gène de recherche de nourriture et a réussi à inverser le phénotype qui différenciait les mouches - et les "sitters" ont été transformés en "rovers". Cette découverte a permis de mieux comprendre comment des gènes complexes contenant de nombreux produits géniques agissent pour réguler le comportement. Comme dans ce cas, le comportement alimentaire n'est régulé que par l'une des quatre classes de produits génétiques.
Cette approche transgénique n'a pas pu être réalisée chez l'homme, qui ont leur propre version d'un gène de recherche de nourriture. Pourtant, les résultats offrent toujours des informations importantes sur notre comportement. "Avec le travail humain, nous ne pouvions pas vraiment comprendre le mécanisme, comment cela s'est passé, et avec la mouche des fruits nous pouvons, " dit Sokolowski.
Anreiter suggère que les chercheurs pourraient modéliser les comportements humains chez les mouches des fruits en utilisant cette méthode, et l'utiliser pour comprendre les mécanismes sous-jacents aux comportements. La recherche a été inspirée par les discussions du programme Child &Brain Development avec des experts allant des généticiens de la mouche des fruits aux cliniciens. Une étude d'intérêt était le travail de la conseillère Elisabeth Binder traitant de l'agression et des traumatismes de l'enfance. Binder a montré qu'il y a des marques épigénétiques déposées par des antécédents de maltraitance d'enfants, et que si un enfant a une prédisposition génétique, cela peut déterminer à quel point il est résilient face à ces changements.
"L'une des grandes questions du programme de développement de l'enfant et du cerveau au fil des ans a été de savoir comment l'expérience s'intègre dans notre biologie et les mécanismes pour cela, " dit Sokolowski.
Avec le mécanisme moléculaire pour un comportement débloqué, les chercheurs ont une nouvelle voie pour en découvrir potentiellement beaucoup plus.
